CN114725610A - 端盖组件、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种端盖组件、电池单体、电池和用电装置,端盖组件用于电池单体;端盖组件包括端盖和泄压机构;泄压机构包括导气组件和泄压组件;导气组件连接于端盖并覆盖泄压通孔,导气组件包括进气端、出气端以及设置于进气端和出气端之间的气流通道,进气端设置于导气组件的面向泄压通孔的端部;泄压组件与进气端相对设置并连接于导气组件。在电池单体循环充放电的初期,泄压组件能够降低游离电解液流至导气组件堵塞导气组件的风险;随着电池单体使用时间的延长,随着电池单体内部的压力达到阈值时,泄压组件致动被破坏,以使电池单体内部的气体能够由导气组件排出,保证电池单体的使用可靠性和安全性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池生产技术领域,特别是涉及一种端盖组件、电池单体、电池和用电装置。
背景技术
可充放电的电池,具有体积小、能量密度高、安全性高、自放电小、寿命长等优点,在储能、通信、电动汽车、航空航天等多个领域广泛应用。电池包括多个串联、并联或混联的电池单体。
在电池单体使用过程中,电池单体内部会发生化学反应从而产生气体,随着气体的产生量逐步增加,电池单体内的气压将会增大,如果气体无法及时排出,将导致电池单体膨胀甚至爆炸,从而引发安全风险。
发明内容
本申请提供一种端盖组件、电池单体、电池和用电装置,旨在提高电池单体的安全性能。
第一方面,本申请提出了一种端盖组件,该端盖组件用于电池单体;端盖组件包括端盖和泄压机构;泄压机构包括导气组件和泄压组件;导气组件连接于端盖并覆盖泄压通孔,导气组件包括进气端、出气端以及设置于进气端和出气端之间的气流通道,进气端设置于导气组件的面向泄压通孔的端部;泄压组件与进气端相对设置并连接于导气组件。
由此,在本申请中,在电池单体循环充放电的初期,电池单体内部可能会存在游离电解液,泄压组件与进气端相对设置,泄压组件能够降低游离电解液流至导气组件的可能性,降低导气组件被堵塞的风险;随着电池单体使用时间的延长,电池单体内部的游离电解液基本被消耗殆尽,且电池单体内的气体积聚会增大电池单体内部的压力,随着电池单体内部的压力达到阈值时,泄压组件致动被破坏,以使电池单体内部的气体能够由导气组件的进气端经气流通道流出出气端,从而保证电池单体内的压力保证在正常范围内,从而降低电池单体发生膨胀甚至爆炸的风险,保证电池单体的使用可靠性和安全性能。
在一些实施方式中,泄压组件的至少部分嵌设于导气组件内。
由此,在本申请中,泄压组件嵌设于导气组件内,可以降低泄压机构整体的装配空间,相对提高电池单体内的电极组件的装配空间,从而提高电池单体的能量密度。
在一些实施方式中,泄压组件的面向电池单体的电极组件的表面平齐于导气组件的面向电极组件的表面。
由此,在本申请中,泄压机构完全嵌入导气组件内,可以进一步降低泄压机构整体的装配空间,更进一步提高电极组件的装配空间,从而提高电池单体的能量密度。
在一些实施方式中,泄压组件与导气组件焊接。
由此,在本申请中,焊接能够提高泄压组件与导气组件之间的连接强度,且二者之间的密封性能更好。
在一些实施方式中,泄压组件与导气组件形成过盈配合。
由此,在本申请中,过盈配合的方式可以提高泄压组件与导气组件之间的密封性能,且不会产生杂质,从而降低杂质掉落至电池单体内部的风险。
在一些实施方式中,泄压组件包括本体部和薄弱部;本体部连接于导气组件;薄弱部连接于本体部,薄弱部被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时被破坏。
由此,在本申请中,当电池单体产生较多气体使得电池单体内部压力升高并达到阈值时,泄压组件中设有的薄弱部被破裂,进而避免电池单体发生膨胀甚至爆炸的风险。
在一些实施方式中,薄弱部通过在泄压组件上设置凹槽形成。
由此,在本申请中,设置凹槽的结构形式,其制备工艺较为简单。
在一些实施方式中,薄弱部的边缘轮廓非闭合。
由此,在本申请中,当薄弱部被破裂时,薄弱部的部分仍与本体部连接,降低薄弱部掉落至电极组件的风险,从而降低损伤电极组件的可能性,提高电池单体的使用可靠性。
在一些实施方式中,沿泄压组件的厚度方向上,薄弱部在导气组件上的正投影位于进气端外。
由此,在本申请中,在薄弱部被破裂后,气体能够经破裂的薄弱部处流入导气组件内。鉴于仍有部分薄弱部连接于本体部,且薄弱部在导气组件上的正投影位于进气端外,气体能够经破裂的薄弱部处转向流至导气组件内,从而可以给予气体以缓冲,降低气体冲击导气组件的作用力大小,对导气组件起到防护作用。
在一些实施方式中,导气组件包括第一件和第二件;第一件设置有进气端,第一件连接端盖和泄压组件,且第一件包括与进气端连通的第一通道;第二件设置有出气端,第二件连接于第一件的背离电极组件的一侧;第一件和所述第二件之间形成与出气端连通的第二通道,其中,第一通道和第二通道连通,且构成气流通道。
由此,在本申请中,通过第一件和第二件配合,分别形成连通的第一通道和第二通道,气体依次经第一通道和第二通道流出,能够缓解气体的冲击力,以使气体平缓流出,降低气体对导气组件的冲击力,保证导气组件的使用可靠性。
在一些实施方式中,导气组件还包括连接件,连接件位于第一件和第二件之间,其中,第二通道包括与第一通道连通的第一子通道和与出气端连通的第二子通道,连接件和第一件之间形成第一子通道,连接件和第二件之间形成第二子通道。
由此,在本申请中,通过第一件和第二件以及连接件配合,分别形成连通的第一子通道和第二子通道,气体由第一通道依次流至第一子通道和第二子通道,能够进一步缓解气体的冲击力,以使气体平缓流出,降低气体对导气组件的冲击力,保证导气组件的使用可靠性。
在一些实施方式中,第一件包括第一凸部,第一凸部位于第一通道内且连接于第一通道的壁部,第一凸部包括沿气体流动方向贯穿第一凸部的第一通孔。
由此,在本申请中,第一凸部中设置有第一通孔,在气体由进气端流至第一凸部处,气体将由第一凸部的第一通孔流出,第一凸部的设置将进一步缓解气体流动的冲击作用力,降低气体对导气组件的冲击作用,从而更进一步保证导气组件的使用可靠性。
在一些实施方式中,第一件的部分嵌设于连接件内。
由此,在本申请中,部分第一件嵌设于连接件内,可以进一步延长气体的流动路径,对气体起到进一步缓冲的作用。
第二方面,本申请实施例提供了一种电池单体,包括如本申请第一方面任一实施方式的端盖组件。
第三方面,本申请实施例提供了一种电池,包括如本申请第二方面的电池单体。
第四方面,本申请实施例提供了一种用电装置,包括如本申请第四方面的电池,电池用于提供电能。
附图说明
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2是本申请一些实施例提供的电池的分解示意图;
图3是图2所示的电池模块的结构示意图;
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图5是本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图;
图6是本申请一些实施例提供的端盖组件的立体示意图;
图7是本申请一些实施例提供的端盖组件的分解示意图;
图8是本申请一些实施例提供的端盖组件的俯视示意图;
图9是图8所示的端盖组件沿A-A线作出的剖视示意图;
图10是图9在I处的局部放大示意图;
图11是本申请一些实施例提供的泄压组件的结构示意图;
图12是本申请一些实施例提供的泄压机构的分解示意图;
图13是本申请一些实施例提供的泄压机构的剖视示意图;
附图未必按照实际的比例绘制。
图中各附图标记:
X、厚度方向;
1、车辆;2、电池;3、控制器;4、马达;5、箱体;51、第一箱体部;52、第二箱体部;53、容纳空间;6、电池模块;7、电池单体;10、电极组件;11、主体部;12、极耳部;13、集流构件;20、外壳组件;21、壳体;22、端盖组件;221、电极端子;222、泄压通孔;
23、端盖;
8、泄压机构;
81、导气组件;811、进气端;812、出气端;813、气流通道;8131、第一通道;8132、第二通道;81321、第一子通道;81322、第二子通道;814、第二表面;
815、第一件;8151、第一凸部;8152、第一通孔;
816、第二件;817、连接件;
82、泄压组件;821、第一表面;822、本体部;823、薄弱部。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理,但不能用来限制本申请的范围,即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直,而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行,而是在误差允许范围之内。
在本申请的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中,电池单体可以包括锂离子电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体,未涂敷正极活性物质层的集流体层叠后作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体,未涂敷负极活性物质层的集流体层叠后作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。隔膜的材质可以为PP或PE等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
电池单体还包括外壳组件,外壳组件包括壳体和端盖组件。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的安全性。
发明人发现电池单体在循环过程中,会伴随着化学反应的发生,化学反应会产生气体,为了将气体及时排出,通常在电池单体的端盖组件上设置导气组件,电池单体内部的气体经导气组件排出至外部环境,从而保证电池单体的正常循环。然而,发明人发现,在电池单体循环过程中,电解液会有部分消耗,从而会恶化电池单体的电化学性能。为了保证电池单体的电化学性能,在装配电池单体时,通常注入过量的电解液,即在电池单体循环初期,电池单体内部具有游离电解液,此部分游离电解液容易聚积于导气组件上,并在导气组件上结晶,造成导气组件的堵塞,使得电池单体内的气体不能及时排出,电池单体发生膨胀甚至爆炸,引发电池单体的安全风险。在电池单体应用于电池时,膨胀后的电池单体也将会挤压电池中的其他构件,造成电池中其他构件的损伤甚至失效,引发电池的安全风险。
基于发明人发现的上述问题,发明人对电池单体的端盖组件进行了改进,将端盖组件上设置泄压机构,泄压机构包括导气组件和与导气组件连接的泄压组件;泄压组件面向电池单体的电极组件设置。在电池单体循环初期,游离电解液聚积于泄压组件上,并不会流至导气组件中;在电池单体循环后期,电池单体内部基本没有游离电解液,此时泄压组件可以致动例如破裂,气体由导气组件流至外部环境,从而保证电池单体循环过程的安全性能。
本申请实施例描述的技术方案适用于包含端盖组件的电池单体、包含电池单体的电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电装置为车辆为例进行说明。
图1是本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。如图1所示,车辆1的内部设置有电池2,电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电,例如,电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池2为马达4供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池2不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2是本申请一些实施例提供的电池的分解示意图。如图2所示,电池2包括箱体5和电池单体(图2未示出),电池单体容纳于箱体5内。
箱体5用于容纳电池单体,箱体5可以是多种结构。在一些实施方式中,箱体5可以包括第一箱体部51和第二箱体部52,第一箱体部51与第二箱体部52相互盖合,第一箱体部51和第二箱体部52共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间53。第二箱体部52可以是一端开口的空心结构,第一箱体部51为板状结构,第一箱体部51盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5;第一箱体部51和第二箱体部52也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部51的开口侧盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间53的箱体5。当然,第一箱体部51和第二箱体部52可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部51与第二箱体部52连接后的密封性,第一箱体部51与第二箱体部52之间也可以设置密封件,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部51盖合于第二箱体部52的顶部,第一箱体部51亦可称之为上箱盖,第二箱体部52亦可称之为下箱体。
在电池2中,电池单体可以是一个,也可以是多个。若电池单体为多个,多个电池单体之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6,多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
图3是图2所示的电池模块的结构示意图。如图3所示,在一些实施方式中,电池单体7为多个,多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体内。
电池模块6中的多个电池单体7之间可通过汇流部件实现电连接,以实现电池模块6中的多个电池单体7的并联或串联或混联。
图4是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;图5是本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图,如图4和图5所示,本申请实施例提供的电池单体7包括电极组件10和外壳组件20,电极组件10容纳于外壳组件20内。
在一些实施方式中,外壳组件20还可用于容纳电解质,例如电解液。外壳组件20可以是多种结构形式。
在一些实施方式中,外壳组件20可以包括壳体21和端盖组件22,壳体21为一侧开口的空心结构,端盖组件22盖合于壳体21的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔。
在一些实施方式中,端盖组件22包括端盖23,端盖23盖合于壳体21的开口处。端盖23可以是多种结构,比如,端盖23为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的,在图5中,壳体21为长方体结构,端盖23为板状结构,端盖23盖合于壳体21顶部的开口处。
端盖23可以由绝缘材料(例如塑胶)制成,也可以由导电材料(例如金属)制成。当端盖23由金属材料制成时,端盖组件22还可包括绝缘件(图中未示出),绝缘件位于端盖23面向电极组件10的一侧,以将端盖23和电极组件10绝缘隔开。
在一些实施方式中,端盖组件22还可以包括电极端子221,电极端子221安装于端盖23上。电极端子221为两个,两个电极端子221分别定义为正极电极端子和负极电极端子,正极电极端子和负极电极端子均用于与电极组件10电连接,以输出电极组件10所产生的电能。
在另一些实施方式中,外壳组件20也可以是其他结构,比如,外壳组件20包括壳体21和两个端盖组件22,壳体21为相对的两侧开口的空心结构,一个端盖组件22对应盖合于壳体21的一个开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件10和电解质的容纳腔。在这种结构中,可以一个端盖组件22上设有两个电极端子221,而另一个端盖组件22上未设置电极端子,也可以两个端盖组件22各设置一个电极端子221。
在电池单体7中,容纳于外壳组件20内的电极组件10可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图5中,电极组件10为两个。
电极组件10包括正极极片、负极极片和隔离件。电极组件10可以是卷绕式电极组件、叠片式电极组件或其它形式的电极组件。
在一些实施方式中,电极组件10为卷绕式电极组件。正极极片、负极极片和隔离件均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片、隔离件以及负极极片依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件10。
在另一些实施方式中,电极组件10为叠片式电极组件。具体地,电极组件10包括多个正极极片和多个负极极片,正极极片和负极极片交替层叠,层叠的方向平行于正极极片的厚度方向和负极极片的厚度方向。
从电极组件10的外形来看,电极组件10包括主体部11和连接于主体部11的极耳部12。示例性地,极耳部12从主体部11的靠近端盖组件22的一端延伸出。
在一些实施方式中,极耳部12为两个,两个极耳部12分别定义为正极极耳部和负极极耳部。正极极耳部和负极极耳部可以从主体部11的同一端延伸出,也可以分别从主体部11的相反的两端延伸出。
主体部11为电极组件10实现充放电功能的核心部分,极耳部12用于将主体部11产生的电流引出。主体部11包括正极集流体的正极集流部、正极活性物质层、负极集流体的负极集流部、负极活性物质层以及隔离件。正极极耳部包括多个正极极耳,负极极耳部包括多个负极极耳。
极耳部12用于电连接于电极端子221。极耳部12可以通过焊接等方式直接连接于电极端子,也可以通过其它构件间接地连接于电极端子221。例如,电池单体7还包括集流构件13,集流构件13用于电连接电极端子221和极耳部12。集流构件13为两个,两个集流构件13分别定义为正极集流构件和负极集流构件,正极集流构件用于电连接正极电极端子和正极极耳部,负极集流构件用于电连接负极电极端子和负极极耳部。
图6是本申请一些实施例提供的端盖组件的立体示意图;图7是本申请一些实施例提供的端盖组件的分解示意图;图8是本申请一些实施例提供的端盖组件的俯视示意图;图9是图8所示的端盖组件沿A-A线作出的剖视示意图;图10是图9在I处的局部放大示意图。
如图6至图10所示,在一些实施方式中,端盖组件22包括端盖23和泄压机构8;端盖23设置有泄压通孔222;泄压机构8包括导气组件81和泄压组件82;导气组件81连接于端盖23并覆盖泄压通孔222,导气组件81包括进气端811、出气端812以及设置于进气端811和出气端812之间的气流通道813,进气端811设置于导气组件81的面向泄压通孔222的端部;泄压组件82,与进气端811相对设置并连接于导气组件81。图10中的导气组件81中的箭头表示气体流动的方向。
端盖23可以由绝缘材料或导电材料制成,用于将电解液和外部环境隔绝。端盖23设置有泄压通孔222,在泄压机构8致动时,电池单体内部的压力通过泄压通孔222泄放。
在电池单体循环初期,电池单体内部具有游离电解液,游离电解液容易在泄压机构8的泄压组件82上附着并结晶;随着电池单体使用时间的增加,电池单体内部的游离电解液逐渐被消耗,在游离电解液基本被完全消耗后,电池单体内部的气体压力达到预定阈值,泄压机构8的泄压组件82可以致动,以使气体由导气组件81排出,同时实现将电池单体内部的压力泄放的目的,从而保证电池单体的正常循环充放电过程。
泄压组件82是指电池单体的内部压力达到预定阈值时致动以泄放内部压力的元件或部件。该阈值设计根据设计需求不同而不同。上述阈值可能取决于电池单体内的正极极片、极片极片、电解液和隔离件中一种或几种的材料。泄压机构8可以采用诸如防爆阀、气阀、泄压阀或安全阀等的形式,并可以具体采用压敏或温敏的元件或构造,即,当电池单体的内部压力达到预定阈值时,泄压机构8执行动作或者泄压机构8中设有的薄弱结构被破坏,从而形成可供内部压力泄放的开口或通道。
本申请中所提到的“致动”是指泄压组件82产生动作或被激活至一定的状态,从而使得电池单体的内部气体得以被排放。泄压组件82产生的动作可以包括但不限于:泄压组件82中的至少一部分破裂、破碎、被撕裂或者打开,等等。泄压组件82用于在电池单体的内部压力达到阈值时致动以泄放内部压力。泄压组件82在致动时,电池单体的内部的气体会从致动的部位向外排出。以此方式能够在可控压力的情况下使电池单体发生排放气体并泄压,从而避免潜在的更严重的事故发生。
导气组件81是指能够导通电池单体内部和外部环境的元件或部件,其能够将电池单体内的气体导出,同时将电池单体的压力泄放。在泄压组件82致动后,电池单体内的气体能够依次经进气端811、气流通道813和出气端812流出至外部环境。
在本申请实施例中,在电池单体循环充放电的初期,电池单体内部可能会存在游离电解液,泄压组件82与进气端811相对设置,泄压组件82能够降低游离电解液流至导气组件81的可能性,降低导气组件81被堵塞的风险;随着电池单体使用时间的延长,电池单体内部的游离电解液基本被消耗殆尽,且电池单体内的气体积聚会增大电池单体内部的压力,随着电池单体内部的压力达到阈值时,泄压组件82致动被破坏,以使电池单体内部的气体能够由导气组件81的进气端811经气流通道813流出出气端812,从而保证电池单体内的压力保证在正常范围内,从而降低电池单体发生膨胀甚至爆炸的风险,保证电池单体的使用可靠性和安全性能。
请继续参阅图10,在一些实施方式中,泄压组件82的至少部分嵌设于导气组件81内。泄压组件82嵌设于导气组件81内,可以降低泄压机构8整体的装配空间,相对提高电池单体内的电极组件的装配空间,从而提高电池单体的能量密度。
进一步地,泄压组件82的面向电池单体的电极组件的表面平齐于导气组件81的面向电极组件的表面。泄压组件82的面向电池单体的电极组件的表面作为第一表面821,导气组件81的面向电极组件的表面作为第二表面814,即第一表面821和第二表面814平齐。
泄压组件82完全嵌入导气组件81内,可以进一步降低泄压机构8整体的装配空间,更进一步提高电极组件10的装配空间,从而提高电池单体的能量密度。
本申请中泄压组件82和导气组件81有多种连接方式,示例性地,泄压组件82与导气组件81焊接,焊接能够提高泄压组件82与导气组件81之间的连接强度,且二者之间的密封性能更好。或者,泄压组件82与导气组件81形成过盈配合,过盈配合的方式可以提高泄压组件82与导气组件81之间的密封性能,且不会产生杂质,从而降低杂质掉落至电池单体内部的风险。
图11是本申请一些实施例提供的泄压组件的结构示意图。
如图10和图11所示,在一些实施方式中,泄压组件82包括本体部822和薄弱部823;本体部822连接于导气组件81;薄弱部823与本体部822连接,薄弱部823被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时被破坏。
当电池单体产生较多气体使得电池单体内部压力升高并达到阈值时,泄压组件82中设有的薄弱部823被破裂,进而避免电池单体发生膨胀甚至爆炸的风险。薄弱部823指的是泄压组件82上相对于泄压组件82的其余部分例如本体部822强度偏弱,易于破裂、破碎、被撕裂或者打开的部分。
示例性地,对泄压组件82的预定区域进行减薄处理,被减薄处理的部分形成薄弱部823。具体地,薄弱部823通过在泄压组件82上设置凹槽形成;设置凹槽的结构形式,其制备工艺较为简单。
或者,对泄压组件82的预定区域进行材料处理,使得该区域的强度弱于其他区域的强度,强度低的区域形成薄弱部823。
请继续参阅图10和图11,在一些实施方式中,薄弱部823的边缘轮廓非闭合。当薄弱部823被破裂时,薄弱部823的部分仍与本体部822连接,降低薄弱部823掉落至电极组件的风险,从而降低损伤电极组件的可能性,提高电池单体的使用可靠性。示例性地,薄弱部823可以为一字型结构、十字形结构、包含多个开口的圆形结构或包含多个开口的椭圆形结构、包含多个开口的多边形结构或其他结构形式等。
进一步地,沿泄压组件82的厚度方向X上,薄弱部823在导气组件81上的正投影位于进气端811外。在薄弱部823被破裂后,气体能够经破裂的薄弱部823处流入导气组件81内。鉴于仍有部分薄弱部823连接于本体部822,且薄弱部823在导气组件81上的正投影位于进气端811外,气体能够经破裂的薄弱部823处转向流至导气组件81内,从而可以给予气体以缓冲,降低气体冲击导气组件81的作用力大小,对导气组件81起到防护作用。
当然,薄弱部823的边缘轮廓也可以闭合,示例性地,薄弱部823可以设置为泄压组件82的预定区域进行材料处理的区域,该区域可以设置为能够与电解液相容的有机高分子材料,在薄弱部823被破裂时,薄弱部823即使掉落至电池单体内部,也基本不会对电池单体的充放电循环造成不利影响。
图12是本申请一些实施例提供的泄压机构的分解示意图;图13是本申请一些实施例提供的泄压机构的剖视示意图。
如图12和图13所示,在一些实施方式中,导气组件81包括第一件815和第二件816;第一件815设置有进气端811,第一件815连接端盖和泄压组件82,且第一件815包括与进气端811连通的第一通道8131;第二件816设置有出气端812,第二件816连接于第一件815的背离电极组件的一侧;第一件815和第二件816之间形成与出气端812连通的第二通道8132,其中,第一通道8131和第二通道8132连通,且构成气流通道813。
在本申请实施例中,通过第一件815和第二件816配合,分别形成连通的第一通道8131和第二通道8132,气体依次经第一通道8131和第二通道8132流出,能够缓解气体的冲击力,以使气体平缓流出,降低气体对导气组件81的冲击力,保证导气组件81的使用可靠性。
进一步地,导气组件81还包括连接件817,连接件817位于第一件815和第二件816之间,其中,第二通道8132包括与第一通道8131连通的第一子通道81321和与出气端812连通的第二子通道81322,连接件817和第一件815之间形成第一子通道81321,连接件817和第二件816之间形成第二子通道81322。
在本申请实施例中,通过第一件815、第二件816和连接件817配合,分别形成连通的第一子通道81321和第二子通道81322,气体由第一通道8131依次流至第一子通道81321和第二子通道81322,能够进一步缓解气体的冲击力,以使气体平缓流出,降低气体对导气组件81的冲击力,保证导气组件81的使用可靠性。
更进一步地,第一件815包括第一凸部8151,第一凸部8151位于第一通道8131内且连接于第一通道8131的壁部,第一凸部8151包括沿气体流动方向贯穿第一凸部8151的第一通孔8152。
第一凸部8151中设置有第一通孔8152,在气体由进气端811流至第一凸部8151处,气体将由第一凸部8151的第一通孔8152流出,第一凸部8151的设置将进一步缓解气体流动的冲击作用力,降低气体对导气组件81的冲击作用,从而更进一步保证导气组件81的使用可靠性。此外,由于第一凸部8151的设置,气体可以由第一通孔8152缓慢释放至外部环境,以此保证电池单体正常的充放电循环过程。
在一些实施方式中,第一件815的部分嵌设于连接件817内。部分第一件815嵌设于连接件817内,可以进一步延长气体的流动路径,对气体起到进一步缓冲的作用。
如图5、图8至图11,作为本申请一具体实施例,端盖组件22包括端盖23和泄压机构8。端盖23设置有泄压通孔222;泄压机构8包括导气组件81和泄压组件82;导气组件81连接于端盖23并覆盖泄压通孔222,导气组件81包括进气端811、出气端812以及设置于进气端811和出气端812之间的气流通道813,进气端811设置于导气组件81的面向泄压通孔222的端部;泄压组件82,与进气端811相对设置并连接于导气组件81。泄压组件82的至少部分嵌设于导气组件81内。泄压组件82包括本体部822和薄弱部823;本体部822连接于导气组件81;薄弱部823连接于本体部822,薄弱部823被配置为在电池单体内部的压力达到阈值时被破坏;且薄弱部823的边缘轮廓非闭合。
在本申请实施例中,在电池单体7循环初期,电池单体7内部具有游离电解液,游离电解液容易在泄压组件82上附着并结晶;随着电池单体7使用时间的增加,电池单体7内部的游离电解液逐渐被消耗,在游离电解液基本被完全消耗后,电池单体7内部的气体压力达到预定阈值,泄压机构8的泄压组件82的薄弱部823被破裂,破裂后的薄弱部823仍与本体部822连接,且气体可以由薄弱部823被破裂的部分经导气组件81排出,同时实现将电池单体7内部的压力泄放的目的,从而保证电池单体7的正常循环充放电过程。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件,尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (15)
1.一种端盖组件,用于电池单体,其特征在于,所述端盖组件包括:
端盖,设置有泄压通孔;以及
泄压机构,包括:
导气组件,连接于所述端盖并覆盖所述泄压通孔,所述导气组件包括进气端、出气端以及设置于所述进气端和所述出气端之间的气流通道,所述进气端设置于所述导气组件的面向所述泄压通孔的端部;和
泄压组件,与所述进气端相对设置并连接于所述导气组件。
2.根据权利要求1所述的端盖组件,其特征在于,
所述泄压组件的至少部分嵌设于所述导气组件内。
3.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,
所述泄压组件的面向所述电池单体的电极组件的表面平齐于所述导气组件的面向所述电极组件的表面。
4.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,
所述泄压组件与所述导气组件焊接;或
所述泄压组件与所述导气组件形成过盈配合。
5.根据权利要求1所述的端盖组件,其特征在于,所述泄压组件包括:
本体部,连接于所述导气组件;以及
连接于所述本体部的薄弱部,所述薄弱部被配置为在所述电池单体内部的压力达到阈值时被破坏。
6.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,
所述薄弱部通过在所述泄压组件上设置凹槽形成。
7.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,
所述薄弱部的边缘轮廓非闭合。
8.根据权利要求7所述的端盖组件,其特征在于,
沿所述泄压组件的厚度方向上,所述薄弱部在所述导气组件上的正投影位于所述进气端外。
9.根据权利要求1所述的端盖组件,其特征在于,所述导气组件包括:
设置有所述进气端的第一件,所述第一件连接所述端盖和所述泄压组件,且所述第一件包括与所述进气端连通的第一通道;
设置有所述出气端的第二件,所述第二件连接于所述第一件的背离所述电池单体的电极组件的一侧,所述第一件和所述第二件之间形成与所述出气端连通的第二通道;以及
其中,所述第一通道和所述第二通道连通,且构成所述气流通道。
10.根据权利要求9所述的端盖组件,其特征在于,
所述导气组件还包括连接件,所述连接件位于所述第一件和所述第二件之间,
其中,所述第二通道包括与所述第一通道连通的第一子通道和与所述出气端连通的第二子通道,所述连接件和所述第一件之间形成所述第一子通道,所述连接件和所述第二件之间形成所述第二子通道。
11.根据权利要求10所述的端盖组件,其特征在于,所述第一件包括第一凸部,所述第一凸部位于所述第一通道内且连接于所述第一通道的壁部,所述第一凸部包括沿气体流动方向贯穿所述第一凸部的第一通孔。
12.根据权利要求10所述的端盖组件,其特征在于,所述第一件的部分嵌设于所述连接件内。
13.一种电池单体,其特征在于,包括如权利要求1至12中任一项所述的端盖组件。
14.一种电池,其特征在于,包括如权利要求13所述的电池单体。
15.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求14所述的电池,所述电池用于提供电能。
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